植物照明产业研究：促进高效种植，行业前景广阔

一、人工光源改变种植模式，植物照明市场持续扩容

（一）提升光能利用率，照明促进植物高效高质量成长

植物照明是指利用人工光环境代替阳光来保证植物的健康生长。植物的生长发育离 不开光的作用。光作为环境信号调控植物一系列的生长发育行为，如种子萌发、形 态建成、开花和次生代谢产物的合成。同时，植物光合作用吸收太阳光并将其转化 成化学能以糖的形式储存，然后再利用这些能量进行生长。

光谱分析表明，在七色光中，植物主要吸收红光和蓝光进行光合作用。而绿光、黄 橙光和远红光等微量光则参与植物生长的其它代谢过程。植物可利用的光合有效辐 射位于可见光的范围。而太阳光的波长范围覆盖了从X射线到无线电波的整个电磁波 谱。相较于太阳，植物照明最大的优势是它的可控性，它不会随着白天或是黑夜、 夏天或是冬天、雨天或是晴天而改变强度，能为植物提供稳定一致的光。

不同植物对光的“识别”和“喜好”，为人工光栽培植物提供了理论指导。太阳光为万物共享，不会偏爱任何一种植物，只能植物去适应它。而植物照明可以针对每 一种植物或者每一个发育阶段，精准设计、量身定制植物的光配方，更高效地培育植物，为植物生长提供足够的“光肥”。

植物照明为照明产业在农业领域的应用开拓了广阔持久的下游市场。其不仅可以促 进植物的光能利用率，提高产量，还能改善植物的形态色泽、内在成分等，因而在 粮食生产、果蔬培育、花卉种植、药用植物栽培、食用菌、藻类工厂、驱蚊杀虫等 领域都得到了广泛应用。适宜高效的植物照明灯具，配备上智能优化的光控策略， 使得作物培育不再受到自然光条件的拘束，对于增强农业产出、保障农产品安全具 有非常重要的意义。

（二）植物照明发展迅速，市场规模不断增长

在北美特殊经济作物的合法商用化、疫情促使全球增强粮食危机意识、土地短缺以 及植物工厂兴起等多重因素推动下，近年来植物照明发展迅速。根据Frost& Sullivan 的统计数据，全球植物补光设备市场规模从2015的17.6亿美元上升至2019年的37.9 亿美元，年均复合增长率为21.1%。Frost& Sullivan预计2020年至2024年全球植物 补光设备行业市场规模的年复合增长率将维持在25.5%，市场规模将在2024年将达 到115.0亿美元。

目前市场上主要存在四大类植物照明灯：LED灯、荧光灯、高压钠灯、白炽灯及卤 灯。根据OFweek产业研究院预测，到2021年，全球LED植物生长灯的市场占比将 达到60％，预计未来LED光源渗透率将进一步提升，占据植物照明领域的主流。

当前全球LED植物照明下游应用市场仍主要集中在日本、美国、荷兰等国。根据高 工产研LED研究所数据统计，2020年我国LED植物灯具出口金额超5亿美元，比上年 同期增长426.3%。智研咨询的数据表明，2019年我国LED植物照明系统及灯具市场 产量分布为为10.83万套和40.90万套，国内需求仅为14,957套和59,846套，海外市 场需求占比达八分之七。

我国的LED植物照明存量需求市场相对较小，未来增长空间巨大。同比于18年，19 年我国LED植物照明系统及灯具市场需求增长较快，同比增长率分别达21.94%及 22.46%。中国农科院预测，根据我国现有农业产业规模估算，未来5年农用LED照 明灯具及其控制装备的需求量将达到几十亿元。

二、核心组件驱动创新，植物照明迈向成熟

（一）LED 光源

由于传统植物灯成本较低，因此在植物照明中仍有使用。但随着人工光源技术的成 熟，有更多优点的LED光源逐步取代传统光源，逐步成为植物照明的主要光源。

LED光源与传统灯具在发光原理上存在本质差别。白炽灯通过对灯丝加热而发光，将会浪费大部分电能。高压钠灯、金卤灯、荧光灯等气体放电灯，其光谱特性主要 由气体成分本身的特性决定。LED为固态光源，核心是由半导体制成的PN结，通过 PN结的电子与空穴的迁移与复合而发光，制造PN结的化合物不同，其发光特性也 不同。

LED光源植物灯光更高效、节能。农业照明对灯具的使用密度相对于通用照明来说 是极高的。三安中科的研究表明，高光需的植物每平方米种植面积的用电功率高达 500-1000W，这对植物灯的电光转换效率提出了严苛的要求。目前，LED植物灯的 电光转换效率是白炽灯的20倍以上、荧光灯的3倍、高压钠灯的近2倍。LED光源灯 光强且发热少，可以近距离接触植物而不灼烧到植物叶片和操作人员，适用于室内 多层种植等场景。

LED光谱波段覆盖范围广，易获得单色光及全光谱，且光谱可调性强。LED可覆盖 200-950 nm的波长范围，存在数十种单色光LED。这有利于提高植物对红光和蓝光 的利用率，且可实现不同植物的光谱定制。通过单色LED芯片激发荧光粉扩宽单色 光的半波宽，可获得全光谱的白光；对不同光色的LED进行电流大小的分别控制， 还可调控光谱。

LED寿命长，光衰小，可控性强，智能控制潜力大。LED灯的理论寿命高达10万小 时以上。根据三安中科的数据，高端LED植物灯工作36000小时后的光衰仍然小于 10%，且在每秒钟30000次的快速开关条件下仍能正常工作。

不似传统光源灯泡的360度发光，LED封装后一般为180度单面发光，更容易形成小 角度发光的投光灯将光线集中照射到植物上，还可被制成近距离照射时光照仍特别 均匀的面板式植物灯。

国内企业纷纷快速布局植物照明业务，2020年我国从事植物照明的企业已经超过 300家。上游芯片制造商如三安光电、华灿光电、乾照光电等均已布局植物照明LED 光源细分市场，中游封装企业如国星光电、鸿利智汇、亿光电子等龙头企业均纷纷 聚焦植物照明技术。

（二）驱动电源

LED驱动电源指将外界一次电能转换为LED所需二次电能的电源供应器。LED驱动 电源的输入电能包括交流电和直流电，而输出电能一般为可随LED正向电压变化而 改变电压的恒定电流。

LED驱动电源主要应用于LED照明、LED显示屏和LED背光领域，其中LED照明对于 驱动控制技术要求最高,是LED驱动电源目前最主要的应用领域，市场前景最为广阔。

LED植物照明驱动电源在转化效率、温度控制、精准调光、质保寿命等方面的要求 相对于其他LED驱动电源更为严格。

在转化效率上,LED植物照明驱动电源效率越高,损失的电能以及以热量形式散发的 损失效率就会越低。对于终端种植而言,不仅可以节省电费支出,还能控制植物工厂内 的温度,不会导致过高的温度影响植物的最佳生长。

在精准调光上,LED植物照明驱动电源通过提供光谱可调、智能编程等功能,实现植物 照明系统根据不同植物的光谱需求最终输出所种植植物需要的光照。

在质保寿命上,植物照明需要电源更长的质保寿命,因此对于驱动电源的可靠性和质 量要求有更高的要求。

按产品的功率范围划分，LED驱动电源可以分为大功率、中功率和小功率三种类型。 一般情况下，在中、大功率LED照明产品的整体成本中占比相对较高。LED驱动电 源在LED照明产品的整体成本中占比约为20%-30%，LED植物照明驱动电源在整体 成本中占比一般为30%。